การสื่อสารเคลื่อนที่ประเภทต่างๆ

เซลล์ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ต้องรับบทบาทพิเศษและต้องรู้ว่าเมื่อใดควรดำเนินกิจกรรมเฉพาะ เซลล์ประสานการกระทำของพวกเขาผ่านการสื่อสารแบบเซลลูลาร์ประเภทต่าง ๆ หรือที่เรียกว่า การส่งสัญญาณของเซลล์. สัญญาณของเซลล์โดยทั่วไปมีลักษณะทางเคมีและสามารถกำหนดเป้าหมายได้เฉพาะที่หรือสำหรับสิ่งมีชีวิตโดยทั่วไป

การสื่อสารผ่านเซลลูลาร์เป็นกระบวนการหลายขั้นตอนซึ่งรวมถึงสิ่งต่อไปนี้:

• ส่งสัญญาณเคมี.
• รับสัญญาณที่ตัวรับเมมเบรนภายนอกของเซลล์เป้าหมาย
  
• ถ่ายทอดสัญญาณเข้าสู่ภายในเซลล์เป้าหมาย
• การเปลี่ยนพฤติกรรมของเซลล์เป้าหมาย

การสื่อสารผ่านเซลลูลาร์ประเภทต่าง ๆ นั้นทำตามขั้นตอนเดียวกัน แต่แยกความแตกต่างด้วยความเร็วของกระบวนการส่งสัญญาณและระยะทางที่มันกระทำ เซลล์ประสาทส่งสัญญาณอย่างรวดเร็ว แต่ภายในในขณะที่ต่อมที่ปล่อยฮอร์โมนทำงานช้ากว่า แต่ทั่วทั้งร่างกาย

การส่งสัญญาณมือถือประเภทต่างๆ ได้พัฒนาขึ้นโดยคำนึงถึงข้อกำหนดด้านความเร็วและระยะทางสำหรับฟังก์ชันต่างๆ ของเซลล์

เซลล์ใช้การส่งสัญญาณประเภทต่างๆ ขึ้นอยู่กับเซลล์อื่นๆ ที่ต้องการเข้าถึง การสื่อสารผ่านเซลล์สี่ประเภทคือ:

• พาราไครน์: เซลล์ส่งสัญญาณจะหลั่งสารเคมีที่กระจายไปยังเซลล์เป้าหมาย
  
• ออโตไครน์: คล้ายกับการส่งสัญญาณพาราไครน์ แต่เซลล์เป้าหมายคือเซลล์ส่งสัญญาณ เซลล์กำลังส่งสัญญาณจากบริเวณเยื่อหุ้มเซลล์หนึ่งไปยังอีกบริเวณหนึ่ง
• ต่อมไร้ท่อ: การส่งสัญญาณต่อมไร้ท่อสร้างฮอร์โมนที่เดินทางทั่วร่างกายผ่านระบบไหลเวียนโลหิต
• ซินแนปติก: เซลล์ที่ส่งและรับได้สร้างโครงสร้าง synaptic โดยให้เยื่อหุ้มเซลล์สัมผัสกันอย่างใกล้ชิดเพื่อให้แลกเปลี่ยนสัญญาณได้ง่าย

เซลล์จะปล่อยสัญญาณทางเคมีเพื่อให้เซลล์อื่นๆ รู้ว่ากำลังทำอะไรอยู่ และจะได้รับสัญญาณที่แจ้งกิจกรรมของเซลล์สิ่งมีชีวิตอื่นๆ การกระทำเช่น การแบ่งเซลล์การเจริญเติบโตของเซลล์ การตายของเซลล์ และการผลิตโปรตีนจะประสานกันผ่านการส่งสัญญาณของเซลล์ประเภทต่างๆ

ในระหว่างการส่งสัญญาณพาราไครน์ เซลล์จะหลั่งสารเคมีที่ในที่สุดทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเฉพาะในพฤติกรรมของเซลล์ข้างเคียง เซลล์ต้นกำเนิดสร้างสัญญาณทางเคมีที่กระจายไปทั่วเนื้อเยื่อบริเวณใกล้เคียง สารเคมีไม่เสถียรและเสื่อมสภาพหากต้องเดินทางไกล

ดังนั้นจึงใช้การส่งสัญญาณพาราไครน์เพื่อ การสื่อสารเซลล์ในท้องถิ่น.

สารเคมีที่เซลล์ผลิตขึ้นมีเป้าหมายที่เซลล์เฉพาะอื่นๆ เซลล์เป้าหมายมีตัวรับบนเยื่อหุ้มเซลล์สำหรับสารเคมีที่หลั่งออกมา เซลล์ที่ไม่ได้กำหนดเป้าหมายไม่มีตัวรับที่จำเป็นและไม่ได้รับผลกระทบ สารเคมีที่หลั่งออกมาจะเกาะติดกับตัวรับของเซลล์เป้าหมายและกระตุ้นปฏิกิริยาภายในเซลล์ ปฏิกิริยาจะส่งผลต่อพฤติกรรมของเซลล์เป้าหมาย

ตัวอย่างเช่น, เซลล์ผิว เติบโตเป็นชั้น ๆ โดยชั้นบนประกอบด้วยเซลล์ที่ตายแล้ว เซลล์ของเนื้อเยื่อต่างๆ อยู่ใต้ชั้นล่างของเซลล์ผิวหนัง การส่งสัญญาณจากเซลล์เฉพาะที่จะช่วยให้แน่ใจว่าเซลล์ผิวหนังรู้ว่าเซลล์นั้นอยู่ที่ชั้นใดและต้องแบ่งเซลล์ที่ตายแล้วออกหรือไม่

การส่งสัญญาณ Paracrine ยังใช้เพื่อสื่อสารภายใน เนื้อเยื่อกล้ามเนื้อ. สัญญาณเคมีพาราไครน์จากเซลล์ประสาทในกล้ามเนื้อทำให้เซลล์กล้ามเนื้อหดตัว ทำให้กล้ามเนื้อเคลื่อนไหวในร่างกายที่ใหญ่ขึ้นได้

การส่งสัญญาณอัตโนมัติคล้ายกับการส่งสัญญาณพาราไครน์ แต่ทำหน้าที่ในเซลล์ที่เริ่มหลั่งสัญญาณ เซลล์ดั้งเดิมสร้างสัญญาณทางเคมี แต่ตัวรับสำหรับสัญญาณอยู่ในเซลล์เดียวกัน ส่งผลให้เซลล์กระตุ้นตัวเองให้เปลี่ยนพฤติกรรม

ตัวอย่างเช่น เซลล์สามารถหลั่งสารเคมีที่ส่งเสริมการเจริญเติบโตของเซลล์ สัญญาณจะกระจายไปทั่วเนื้อเยื่อท้องถิ่น แต่ถูกจับโดยตัวรับในเซลล์ต้นกำเนิด จากนั้นเซลล์ที่หลั่งสัญญาณจะถูกกระตุ้นเพื่อให้มีการเติบโตมากขึ้น

คุณลักษณะนี้มีประโยชน์ในตัวอ่อนที่การเจริญเติบโตมีความสำคัญ และยังส่งเสริมการสร้างความแตกต่างของเซลล์ที่มีประสิทธิภาพ เมื่อการส่งสัญญาณอัตโนมัติช่วยเสริมเอกลักษณ์ของเซลล์ การกระตุ้นตนเองด้วย autocrine นั้นหาได้ยากในเนื้อเยื่อที่แข็งแรงของผู้ใหญ่ แต่สามารถพบได้ในมะเร็งบางชนิด

ในการส่งสัญญาณต่อมไร้ท่อ เซลล์ต้นกำเนิดจะหลั่งฮอร์โมนที่เสถียรในระยะทางไกล ฮอร์โมนจะแพร่กระจายผ่านเนื้อเยื่อเซลล์ไปสู่เส้นเลือดฝอยและเดินทางผ่านระบบไหลเวียนโลหิตของสิ่งมีชีวิต

ฮอร์โมนต่อมไร้ท่อแพร่กระจายไปทั่วร่างกายและเซลล์เป้าหมายในตำแหน่งที่ห่างไกลจากเซลล์ส่งสัญญาณ เซลล์เป้าหมายมีตัวรับฮอร์โมนและเปลี่ยนพฤติกรรมเมื่อตัวรับถูกกระตุ้น

ตัวอย่างเช่น เซลล์ในต่อมหมวกไตผลิตฮอร์โมนอะดรีนาลีน ซึ่งทำให้ร่างกายเข้าสู่โหมด "ต่อสู้หรือหนี" ฮอร์โมนจะกระจายไปทั่วร่างกายในเลือดและทำให้เกิดปฏิกิริยาในเซลล์เป้าหมาย หลอดเลือด บีบรัดเพื่อเพิ่มความดันโลหิตให้กล้ามเนื้อ หัวใจสูบฉีดเร็วขึ้น และต่อมเหงื่อบางส่วนทำงาน สิ่งมีชีวิตทั้งหมดอยู่ในสภาวะพร้อมสำหรับการออกแรงพิเศษ

ฮอร์โมนจะเหมือนกันทุกที่ แต่เมื่อกระตุ้นตัวรับในเซลล์ เซลล์จะเปลี่ยนพฤติกรรมไปในลักษณะต่างๆ

เมื่อเซลล์สองเซลล์ต้องแลกเปลี่ยนสัญญาณกันอย่างกว้างขวาง จำเป็นต้องสร้างโครงสร้างการสื่อสารพิเศษเพื่ออำนวยความสะดวกในการแลกเปลี่ยนสัญญาณทางเคมี ดิ ไซแนปส์ เป็นการขยายเซลล์ที่นำเยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอกของสองเซลล์เข้ามาใกล้กัน การส่งสัญญาณข้ามไซแนปส์จะเชื่อมโยงเพียงสองเซลล์เสมอ แต่เซลล์หนึ่งสามารถมีการเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับหลายเซลล์ในเวลาเดียวกัน

สัญญาณเคมีที่ปล่อยออกมาใน ช่องว่าง synaptic จะถูกรับโดยตัวรับเซลล์พันธมิตรทันที สำหรับบางเซลล์ ช่องว่างมีขนาดเล็กมากจนเซลล์สัมผัสได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในกรณีนั้น สัญญาณเคมีบนเยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอกของเซลล์หนึ่งสามารถจับตัวรับโดยตรงบนเยื่อหุ้มเซลล์อีกเซลล์หนึ่งได้โดยตรง และการสื่อสารนั้นรวดเร็วเป็นพิเศษ

การสื่อสารแบบซินแนปติกโดยทั่วไปเกิดขึ้นระหว่าง เซลล์ประสาท ในสมอง เซลล์สมองสร้างไซแนปส์เพื่อสร้างช่องทางการสื่อสารที่ต้องการกับเซลล์ใกล้เคียง เซลล์สามารถสื่อสารได้ดีเป็นพิเศษกับคู่หูการสื่อสารแบบซินแนปติก การแลกเปลี่ยนสัญญาณทางเคมีอย่างรวดเร็วและบ่อยครั้ง

การส่งสัญญาณการสื่อสารด้วยเซลลูลาร์นั้นค่อนข้างตรงไปตรงมาเนื่องจากเซลล์หลั่งสารเคมีและกระจายสัญญาณตามประเภทของมัน การรับสัญญาณมีความซับซ้อนมากขึ้นเนื่องจากสารเคมีสัญญาณอยู่นอกเซลล์เป้าหมาย ก่อนที่สัญญาณจะเปลี่ยนพฤติกรรมของเซลล์ จะต้องเข้าสู่เซลล์และกระตุ้นการเปลี่ยนแปลง

อย่างแรก เซลล์เป้าหมายต้องมีตัวรับที่สอดคล้องกับสัญญาณเคมี ตัวรับคือสารเคมีบนพื้นผิวของเซลล์ที่สามารถจับกับสัญญาณเคมีบางชนิดได้ เมื่อตัวรับจับกับสัญญาณเคมี มันจะปล่อยทริกเกอร์ที่ด้านในของเยื่อหุ้มเซลล์

จากนั้นทริกเกอร์จะเข้าสู่กระบวนการของ การส่งสัญญาณ โดยที่สารเคมีที่ถูกกระตุ้นจะมุ่งเป้าไปที่ส่วนใดส่วนหนึ่งของเซลล์ที่พฤติกรรมของเซลล์ควรเปลี่ยนแปลง

เซลล์เติบโตและแบ่งตัวจากการส่งสัญญาณจากเซลล์อื่น สัญญาณการเติบโตดังกล่าวจับกับตัวรับเซลล์เป้าหมายและกระตุ้นการส่งสัญญาณภายในเซลล์ สารเคมีการทรานส์ดักชันจะเข้าสู่นิวเคลียสของเซลล์และทำให้เซลล์เริ่มต้นการเจริญเติบโตและการแบ่งเซลล์ที่ตามมา

สารเคมีการทรานส์ดักชั่นบรรลุสิ่งนี้โดยมีอิทธิพลต่อ การแสดงออกของยีน. มันกระตุ้นยีนที่มีหน้าที่ในการผลิตโปรตีนของเซลล์เพิ่มเติมที่ทำให้เซลล์เติบโตและแบ่งตัว เซลล์แสดงยีนชุดใหม่และเปลี่ยนพฤติกรรมตามสัญญาณที่ได้รับ

เซลล์ยังสามารถเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมตามสัญญาณของเซลล์ได้ด้วยการเปลี่ยนปริมาณพลังงานที่ผลิต เปลี่ยนปริมาณสารเคมีที่หลั่งออกมา หรือมีส่วนร่วมในเซลล์ อะพอพโทซิส หรือควบคุมการตายของเซลล์ วัฏจักรการสื่อสารแบบเซลลูลาร์ยังคงเหมือนเดิม โดยที่เซลล์ต้นกำเนิดสัญญาณ เซลล์เป้าหมายที่ได้รับ และเซลล์เป้าหมาย จากนั้นจึงเปลี่ยนพฤติกรรมตามสัญญาณที่ได้รับ